CN113339431A - 一种降噪摩擦材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降噪摩擦材料，按重量份数计，包括：16‑20份的芳纶浆粕、5‑10份的纳米花型氧化钛、40‑50份的沉淀硫酸钡、6‑10份的人造石墨粒、4‑8份的酚醛树脂、2‑6份的摩擦粉、1‑3份的丁腈橡胶、6‑10份的硅酸锆、1‑5份的硫化锑、3‑8份的重质碳酸钙以及1‑3份的氧化铝。该摩擦材料中选用氧化钛具有纳米花结构，其片状氧化钛组装而成，形成一定的孔结构，使其整个材料的比表面积大，且与芳纶浆粕纤维复合后，纳米花结构与纤维结构形成一定的孔隙，能有效吸附刹车的噪音；同时氧化钛与芳纶浆粕纤维，也能提高了芳纶浆粕的耐高温耐摩擦磨损性能，从而使得整个摩擦材料的摩擦系数相对更稳定，高温衰退率更低。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦材料的技术领域，特别涉及一种降噪摩擦材料及其制备方法。
背景技术
新能源汽车的普及对汽车的关键零部件—刹车片提出了新的要求。其中，由于新能源汽车没有发动机，采用电机替代。这对刹车噪音提出了更高的要求。此外，用于新能源汽车刹车片要求具有全生命周期，换句话说，期望刹车片与汽车具有同等寿命。因此，低噪音，寿命长的刹车片成为新能源汽车刹车片用摩擦材料的研发方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降噪摩擦材料，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
一方面，本发明提供一种降噪摩擦材料包括：16-20份的芳纶浆粕、5-10份的纳米花型氧化钛、40-50份的沉淀硫酸钡、6-10份的人造石墨粒、4-8份的酚醛树脂、2-6份的摩擦粉、1-3份的丁腈橡胶、6-10份的硅酸锆、1-5份的硫化锑、3-8份的重质碳酸钙以及1-3份的氧化铝。
在一些实施方式中，所述纳米花型氧化钛由片状氧化钛组装而成的纳米花结构的氧化钛。
在一些实施方式中，所述纳米花型氧化钛的比表面积为50-100 m2/g，孔径为10-20nm，孔容为0.2-0.4 m3/g。
在一些实施方式中，所述纳米花型氧化钛通过以下步骤制得：
将TiO2•nH2O和强碱以摩尔比1:2-1:1混合，在400-450℃下焙烧1-2h，得到中间产物；
将中间产物置于30-50%的湿气中，在100℃下反应时间为5min-2h；
反应结束后，将上述材料与酸溶液反应，用酸度计控制溶液的pH值在 3-4，反应时间为0.5-2 h，用水洗至中性并干燥至恒重得到固体物，将上述固体物在300-500℃下焙烧0.5-5h，得到所述纳米花型氧化钛。
在一些实施方式中，所述强碱为KOH或NaOH。
在一些实施方式中，所述酸溶液为硝酸溶液。
另一方面，本发明提供一种降噪摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）预混：取芳纶浆粕、晶须型氧化钛以及纳米花型氧化钛，混合均匀；
（2）混合：取沉淀硫酸钡、人造石墨粒、酚醛树脂、摩擦粉、丁腈橡胶、硅酸锆、硫化锑、重质碳酸钙、以及氧化铝，与步骤（1）中的混合物料搅拌混合后，加入热压模具中；
（3）热压：升温到155～200℃，在压力为10～30MPa下保温保压3～10分钟进行热压处理；
（4）后处理：将热压后的材料在185～200℃下保温3~8小时，然后降温，得到所述摩擦材料。
在一些实施方式中，所述纳米花型氧化钛通过以下步骤制得：
将TiO2•nH2O和强碱以摩尔比1:2-1:1混合，在400-450℃下焙烧1-2h，得到中间产物；
将中间产物置于30-50%的湿气中，在100℃下反应时间为5min-2h；
反应结束后，将上述材料与酸溶液反应，用酸度计控制溶液的pH值在 3-4，反应时间为0.5-2 h，用水洗至中性并干燥至恒重得到固体物，将上述固体物在300-500℃下焙烧0.5-5h，得到所述纳米花型氧化钛。
在一些实施方式中，所述强碱为KOH或NaOH。
在一些实施方式中，所述酸溶液为硝酸溶液。
本发明的有益效果：
本发明摩擦材料中选用氧化钛具有纳米花结构，其片状氧化钛组装而成，形成一定的孔结构，使其整个材料的比表面积大，且与芳纶浆粕纤维复合后，纳米花结构与纤维结构形成一定的孔隙，能有效吸附刹车的噪音；同时氧化钛与芳纶浆粕纤维，也能提高了芳纶浆粕的耐高温耐摩擦磨损性能，从而使得整个摩擦材料的摩擦系数相对更稳定，高温衰退率更低。
附图说明
图1为本发明实施例1的纳米花型氧化钛的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1的纳米花型氧化钛的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。
实施例1：
A1、将TiO2•nH2O和KOH以摩尔比1:2混合，在450℃下焙烧1h，得到中间产物；
A2、将中间产物置于50%的湿气中，在100℃下反应时间为1h；
A3、反应结束后，将上述材料与硝酸溶液反应，用酸度计控制溶液的pH值在 3，反应时间为0.5h，用水洗至中性并干燥至恒重得到固体物；
A4、将上述固体物在500℃下焙烧2h，得到所述纳米花型氧化钛；
A5、预混：取8Kg的纳米花型氧化钛和18Kg的芳纶浆粕，混合均匀；
A6、混合：取44Kg的沉淀硫酸钡、8Kg的人造石墨粒、6Kg的酚醛树脂、4Kg的摩擦粉、2Kg的丁腈橡胶、8Kg的硅酸锆、3Kg的硫化锑、5Kg的重质碳酸钙、以及2Kg的氧化铝，与步骤A5中的混合物料搅拌混合后，加入热压模具中；
A7、热压：升温到200℃，在压力为30MPa下保温保压3分钟进行热压处理；
A8、后处理：将热压后的材料在185℃下保温8小时，然后降温，得到所述摩擦材料。
性能测试：
如图1和图2所示：通过在扫描电子显微镜下观测，可以看出纳米花型氧化钛的形貌类似菊花状，二次粒径在600nm左右，“花瓣”的厚度为15nm，宽为60nm。
通过比表面积、孔分布和孔容测试（BET）可知：实施例1得到的纳米花结构的氧化钛的比表面积为56.58m2g-1，孔容为0.223 m3/g，孔径为14.44nm。
对比例1：
与实施例1相比，不添加纳米花型氧化钛，具体配方如表1所示。
表1：实施例1和对比例1的配方
性能测试：
将实施例1制备的摩擦材料和对比例1的摩擦材料按SAE的J2521的测试标准，在美国LINK3900上对实施例1（配方A）与对比例1（配方B）进行台架测试，对比不同频率的噪音发生测试，进行评分。
从结果可知，对于A配方，在2kHZ~17kHZ的范围内，大于60分贝的噪音一共发生了30次。而在B配方中，在2kHZ~17kHZ的范围内，大60分贝的噪音一共发生多达200次。说明选用的纳米花型氧化钛，因为其由片状氧化钛组装而成，形成一定的孔结构，使其整个材料的比表面积大，且与芳纶浆粕纤维复合后，纳米花结构与纤维结构形成一定的孔隙，能有效吸附刹车的噪音。
为验证本发明的增强型芳纶浆粕材料在高温下的摩擦性能的效果，按SAE的J2522的测试标准，在美国LINK3000上对含有本发明实施例1制备的摩擦材料和对比例1的摩擦材料进行台架测试，对比不同工况下的摩擦系数。在美国LINK3900上对含有本发明实施例1制备的摩擦材料和对比例1的摩擦材料进行台架测试。
性能测试结果:
1、台架性能测试的结果：
其中：工况1至3都是，正常行驶状态下进行测试的摩擦系数，具体为初始速度：80km/h；最终速度：30km/h；压力：30(bar)；起始温度：100℃。
工况4是40℃刹车状态下进行测试的摩擦系数，具体为初始速度：40km/h,最终速度：5km/h；压力：30(bar）；起始温度：40 ℃。
工况5是高速行驶状态下进行测试的摩擦系数，具体条件为初始速度：100km/h以及144km/h；最终速度：5km/h；压力：30(bar）；起始温度：100 ℃。
工况6是高温状态下进行测试的摩擦系数，具体条件为初始速度：100km/h,最终速度：5km/h；压力：10~80(bar)；起始温度：550 ℃。
实施例1和对比例1相比，从台架数据汇总表中可以看出，实施例1和对比例1，在工况1至3以及工况4这几个阶段，摩擦系数都比较平稳，制动舒适；但是在工况5，高速行驶状态下进行测试，实施例1的摩擦系数的稳定性要优于对比例1的摩擦系数的稳定性；在工况6下，高温状态下进行测试的摩擦系数，对比例1出现了热衰退的现象，实施例1相对热衰退不明显，高温衰退率相对对比例1更低。
因此，本发明摩擦材料中选用氧化钛具有纳米花结构，其片状氧化钛组装而成，形成一定的孔结构，使其整个材料的比表面积大，且与芳纶浆粕纤维复合后，纳米花结构与纤维结构形成一定的孔隙，能有效吸附刹车的噪音；同时氧化钛与芳纶浆粕纤维，也能提高了芳纶浆粕的耐高温耐摩擦磨损性能，从而使得整个摩擦材料的摩擦系数相对更稳定，高温衰退率更低。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种降噪摩擦材料，其特征在于，按重量份数计，包括：16-20份的芳纶浆粕、5-10份的纳米花型氧化钛、40-50份的沉淀硫酸钡、6-10份的人造石墨粒、4-8份的酚醛树脂、2-6份的摩擦粉、1-3份的丁腈橡胶、6-10份的硅酸锆、1-5份的硫化锑、3-8份的重质碳酸钙以及1-3份的氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种降噪摩擦材料，其特征在于，所述纳米花型氧化钛由片状氧化钛组装而成的纳米花结构的氧化钛。
3.根据权利要求1所述的一种降噪摩擦材料，其特征在于，所述纳米花型氧化钛的比表面积为50-100 m2/g，孔径为10-20nm，孔容为0.2-0.4 m3/g。
4.根据权利要求1所述的一种降噪摩擦材料，其特征在于，所述纳米花型氧化钛通过以下步骤制得：
将TiO2•nH2O和强碱以摩尔比1:2-1:1混合，在400-450℃下焙烧1-2h，得到中间产物；
将中间产物置于30-50%的湿气中，在100℃下反应时间为5min-2h；
反应结束后，将上述材料与酸溶液反应，用酸度计控制溶液的pH值在 3-4，反应时间为0.5-2 h，用水洗至中性并干燥至恒重得到固体物，将上述固体物在300-500℃下焙烧0.5-5h，得到所述纳米花型氧化钛。
5.根据权利要求4所述的一种降噪摩擦材料，其特征在于，所述强碱为KOH或NaOH。
6.根据权利要求4所述的一种降噪摩擦材料，其特征在于，所述酸溶液为硝酸溶液。
7.一种降噪摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）预混：取芳纶浆粕、晶须型氧化钛以及纳米花型氧化钛，混合均匀；
（2）混合：取沉淀硫酸钡、人造石墨粒、酚醛树脂、摩擦粉、丁腈橡胶、硅酸锆、硫化锑、重质碳酸钙、以及氧化铝，与步骤（1）中的混合物料搅拌混合后，加入热压模具中；
（3）热压：升温到155～200℃，在压力为10～30MPa下保温保压3～10分钟进行热压处理；
（4）后处理：将热压后的材料在185～200℃下保温3~8小时，然后降温，得到所述摩擦材料。
8.根据权利要求7所述的一种降噪摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述纳米花型氧化钛通过以下步骤制得：
将TiO2•nH2O和强碱以摩尔比1:2-1:1混合，在400-450℃下焙烧1-2h，得到中间产物；
将中间产物置于30-50%的湿气中，在100℃下反应时间为5min-2h；
反应结束后，将上述材料与酸溶液反应，用酸度计控制溶液的pH值在 3-4，反应时间为0.5-2 h，用水洗至中性并干燥至恒重得到固体物，将上述固体物在300-500℃下焙烧0.5-5h，得到所述纳米花型氧化钛。
9.根据权利要求8所述的一种降噪摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述强碱为KOH或NaOH。
10.根据权利要求8所述的一种降噪摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为硝酸溶液。
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